Die KATRIN-eksperiment wat verplig is om neutrinos te weeg, het 'n meer akkurate skatting van die boonste grens van hul massa aangekondig – neutrinos weeg hoogstens 0.8 eV, d.w.s. die neutrinos is ligter as 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10⁻³ kg).
Neutrino's (letterlik, die klein neutrale) is die volopste elementêre deeltjies in die heelal . Hulle is amper alomteenwoordig, in sterrestelsels , in die son, in die hele ruimte rondom ons. Triljoene neutrino's beweeg elke sekonde deur ons liggame sonder om met enige ander deeltjie in wisselwerking te tree.
Hulle is die eerste keer 10-4 sekondes na die oerknal, ongeveer 13.8 miljard jaar gelede, gevorm en het 'n belangrike rol in die evolusie van die heelal gespeel . Hulle word voortdurend in groot hoeveelhede gevorm in kernfusie-reaksies in die sterre, insluitend in die son, in die kernreaktore op die aarde en in radioaktiewe verval. Hulle is ook belangrik in die supernova-proses in 'n ster se lewensiklus en verskaf vroeë seine van supernova-ontploffings. Op subatomiese vlak bied neutrino's 'n instrument om die struktuur van nukleone te bestudeer. Neutrino's kan ook help om materie-antimaterie-asimmetrie te verduidelik.
Ten spyte van al hierdie belangrikheid, is daar steeds baie onbekend oor neutrino's . Ons weet nie hoe hulle met ander deeltjies in wisselwerking tree nie. Net so, sedert die ontdekking van neutrino-ossillasies, is dit bekend dat neutrino's 'n massa van nie-nul het . Ons weet dat neutrino's 'n baie klein massa het en die ligste van alle elementêre deeltjies is, maar hul presiese massa bly steeds onbepaald. Vir 'n beter begrip van die heelal is dit van kardinale belang dat die massa van neutrino's akkuraat gemeet word.
Die KArlsruhe TRItium Neutrino-eksperiment (KATRIN) by Karlsruhe Institute of Technology (KIT), die samewerkende onderneming van ses lande, is toegewy aan die meting van massa neutrino's met sub-eV-presisie.
In 2019 het die KATRIN-eksperiment aangekondig dat neutrino's hoogstens 1.1 eV weeg, wat 'n tweevoudige verbetering was teenoor vorige boonste grensmetings van 2 eV
1 eV of elektronvolt is energie wat deur 'n elektron verkry word wanneer die elektriese potensiaal by die elektron met een volt toeneem en gelyk is aan 1.602 × 10⁻⁹ joule . Op subatomiese vlak is dit gerieflik om massa uit te druk in terme van energie volgens massa-energie-simmetrie soos per E=mc² ; 1 eV = 1.782 x 10⁻¹⁵ kg.
Op 14 Februarie 2022 het die KATRIN Collaboration meting van massa neutrino's aangekondig met 'n ongekende presisie wat aantoon dat neutrino's ligter as 0.8 eV is en sodoende die 1 eV-grens in neutrinofisika verbreek.
Die navorsingspan beoog om voort te gaan met die verdere metings van die neutrinomassa tot einde 2024. Vanaf 2025 sal die KATRIN-eksperiment met behulp van 'n nuwe TRISTAN-detektorstelsel 'n soektog na steriele neutrino's begin. Met massas in KeV-reeks, sou steriele neutrino's kandidate vir die geheimsinnige donker materie wees.
***
Bronne:
- Karlsruhe Tritium Neutrino-eksperiment (KATRIN). Beskikbaar by https://www.katrin.kit.edu/
- Karlsruhe Instituut vir Tegnologie (KIT). Persverklaring 012/2022 – Neutrino’s is ligter as 0.8 elektronvolts. Geplaas 14 Februarie 2022. Beskikbaar by https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- Die KATRIN Samewerking. Direkte neutrino-massa meting met sub-elektronvolt sensitiwiteit. Nat. Fis. 18, 160–166 (2022). Gepubliseer: 14 Februarie 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
